Статья: Инфракрасное матричное фотоприемное устройство с оптимальной диафрагмой (2011)

Рассмотрены преимущества и различные возможности проектирования и разработки многофункционального многопучкового электронно‐лучевого оборудования без привносимой дефектности, с низкими радиационными нагрузками на обрабатываемый объект при производстве изделий микроэлектроники, компьютерной электронно‐лучевой оптики и системотехнических устройств.

Предложена концепция ветрового доплеровского низкокогерентного метеолидара с непрерывной опорной волной, формируемой из части усиленного излучения TTL-модули-руемого DFB-лазера, пропускаемого через оптоволоконную кольцевую линию задержки.

Рассмотрены возможности применения молекулярного сейсмодатчика МЕТ1003 в экспериментальной технике. Датчик отличается рекордной чувствительностью, которая в 5—10 раз превосходит чувствительность пьезодатчиков и датчиков фирмы Bruel & Kjaer Vibro. Датчик позволяет получать точность регистрации амплитуды вибрации лучше 0,1 мкм и частоты — лучше 0,2 Гц в диапазоне частот 1—200 Гц. Рабочий диапазон температур монитора составляет от -40 до +50 °С. Благодаря высокой чувствительности и малым размерам датчик является привлекательным для применения в экспериментальной технике.

Выполнено моделирование распределенных резонаторов миллиметрового диапазона. Проведены численные расчеты и оптимизация схемы взаимодействия электронного пучка с высокочастотными полями распределенно-резонансной системы. Показана возможность обеспечения в клистроне с распределенным взаимодействием 3-мм диапазона выходной мощности 1,2—2,0 кВт, усиления 54—47 дБ, полосы частот 250—370 МГц при ускоряющем напряжении 17,5 кВ и токе пучка 0,7 А. Найдены условия расширения полосы частот до 1,2 %.

Для измерения двухмерного пространственного распределения источника нейтронов термоядерной плазмы в конструкции международного термоядерного реактора ИТЭР предусмотрена вертикальная нейтронная камера, которая находится в диверторной зоне установки в экстремальных условиях эксплуатации: поток нейтронов 105—1010 см-2∙ с-1, рабочая температура 100—150 °С, технологический прогрев до 250 °С, магнитное поле до 1,5 Тл, высокий вакуум. Данные условия не позволяют использовать традиционные методы спектрометрии быстрых нейтронов. Представлены анализ работы и обоснование применения алмазных детекторов в этих условиях, а также концепция и эскизная схема системы компактных алмазных спектрометров и мониторов нейтронного потока вертикальной нейтронной камеры. Показано, что алмазный детектор не имеет ограничений для применения в условиях вертикальной нейтронной камеры ИТЭР по всем критическим параметрам.

Для создания внутреннего геттера в пластинах КДБ20 диаметром 150 мм (ОАО ″ЭЛМА“ 2003) в отличие от пластин КДБ20 диаметром 100 мм КДБ20 (“ЭЛМА”, 1986, 1990) необходим либо длительный отжиг при 700 °С, либо проведение первого отжига при 1200 °С в атмосфере кислорода. Это показывает, что пластины диаметром 150 мм содержат мало ростовых дефектов, поэтому для зарождения преципитатов необходим либо низкотемпературный отжиг, либо поток вакансий в объеме пластины, который образуется при окислении поверхности в ходе проводящегося первым отжига при 1200 °С.

Разработаны формирователь сигналов изображения (ФСИ) на спектральный диапазон 3—5 мкм, включающий матричное фотоприемное устройство (МФПУ), блок сопряжения (БС) и блок электронной обработки (БЭО). МФПУ включает матрицу фоточувствитель-ных элементов на основе InSb-фотодиодов и охлаждаемую схему считывания и мультиплексирования сигналов в фокальной плоскости.

Предложен способ обработки слабоконтрастных двухдиапазонных тепловизионных изображений, позволяющий проводить синтез без потери полезной информации. Проведено математическое моделирование работы аппаратуры, функционирующей по описанному алгоритму. Приведены и описаны результаты экспериментальной проверки работы макета двухдиапазонного тепловизионного прибора.

Представлен анализ результатов исследований узкощелевого твердого раствора HgCdTe с помощью классических кинетических эффектов, которые проводились с момента получения первых образцов этого материала. Показано, что эти исследования позволили не только определить основные параметры носителей заряда, но и судить о структурном совершенстве материала, а также принципиально расширили возможности этих экспериментальных методов, например для анализа полупроводниковых многослойных структур.

Рассмотрены технические особенности приборов на основе неохлаждаемых микроболо-метрических матриц инфракрасных диапазонов. Показано, что наилучшим инструментом для прецизионной термостабилизации микроболометрических матриц является термоэлектрическая батарея. Определены конструкционные критерии выбора термоэлектрической батареи для приборов с такой архитектурой.

Рассмотрена необходимость проведения экстракции паразитных параметров трассировки и посттопологического моделирования при проектировании интегральных схем матричных мультиплексоров. Приведено сравнение скорости экстракции и вклада паразитных элементов в инерционность схемы для различных режимов экстракции и моделей паразитных параметров. Показано, что роль паразитных элементов увеличивается с уменьшением проектных норм.

Предложен неохлаждаемый приемник ИК‐излучения на базе напряженной гетероструктуры Cd0,3Hg0,7Te/(310)Si. Фото‐ЭДС прототипа показывает зависимость от интенсивности падающего излучения I и его спектрального состава I(λ) на уровне D* ~ 3-108 (Вт∙см∙Гц1/2) при 300 К. Обсуждается роль пьезосвойств пленки узкозонного полупроводника гетероструктуры Cd0,3Hg0,7Te/Si. Проведено физическое моделирование диффузионно‐дрейфовой модели для пленки Cd0,3Hg0,7Te при 300 К.

Рассмотрено дифференциальное сечение тормозного излучения электронов в однородном электрическом поле и в поле N рассеивающих центров. Основное отличие данной работы* — учет вклада в тормозное излучение отраженных от потенциального бартера внешнего электрического поля частиц. Анализ полученного сечения показал, что оно имеет сложную осцилляционную структуру, которая отличается от структуры сечений, полученных ранее.

Рассмотрены основные достижения в области конструирования разрядных источников с сапфировой оболочкой. Показаны преимущества синтетического корунда перед другими оптическими материалами, используемыми в газоразрядных лампах. Проанализированы возможности повышения эффективности натриевых ламп высокого давления (НЛВД), модулируемых ИК‐источников и импульсных ксеноновых ламп УФ‐излучения. Намечены пути дальнейшего расширения области применения плазмы высокого и сверхвысокого давления, ограниченной сапфировой оболочкой. Рассмотрены конструктивные решения источников излучения коаксиального типа и ВЧ‐разряда.

Проведены экспериментальные исследования процессов поджига и стабилизации электрическим дуговым разрядом горения углеводородных топлив в сверхзвуковом потоке воздуха. Определены параметры разряда, характеристики пламени (задержка воспламенения). Показано, что средняя энергия, вкладываемая в поток поджигающим устройством, более чем на пять порядков меньше кинетической энергии основного потока газа.

Проведено рассмотрение ряда ранее не решенных задач классической термодинамики. Получено точное выражение для теплоты перехода фазовых превращений первого рода, а также получены выражения, связывающие теплоту испарения и теплоту плавления с другими термодинамическими параметрами процессов. Предложен новый метод определения эффективных объемов молекул. Проведен анализ некоторых “модельных” газов, а именно газа Ван‐дер‐Ваальса и газа Бертло. Показано, что обобщенное уравнение газа Ван-дер‐Ваальса—Бертло не только качественно, но и количественно описывает реальные газы.

Исследован механизм деградации активной лазерной среды на основе кристалла KCl: Li c FA(II)-центрами окраски на разных стадиях процесса длительного хранения. Сделан вывод о том, что на начальных стадиях отжига образуются коллоидные частицы лития и квази-металлические центры калия. В процессе длительного отжига в кристаллах образуются и доминируют смешанные калий‐литиевые коллоиды.

Исследована частотная полоса двух вариантов брэгговского расщепления двухцветного излучения, когда падающее излучение распространяется как вблизи оптической оси кристалла, так и вдали от оси. Теоретически показано, что второй вариант обеспечивает полосу частот на порядок выше полосы первого варианта. Экспериментальное сравнение характеристик обоих вариантов выполнено на базе одной акустооптической ячейки, изготовленной из монокристалла ТеО2. Предложен и экспериментально проверен вариант брэгговского расщепления двухцветного излучения Ar-лазера с подавлением нулевых дифракционных порядков.

Предложена модель и проанализированы колебания намагниченности ферромагнитных однодоменных дисков в приближении макроспина под действием спин‐поляризованного тока и однородных продольных упругих механических напряжений. Показано, что приложение постоянных механических напряжений приводит к изменению порогового тока переключения направления намагниченности почти на порядок либо переводит структуру в состояние периодических колебаний намагниченности с частотами 1—30 ГГц. При приложении периодических механических напряжений характер колебаний намагниченности меняется на квазипериодический или хаотический.

Представлена электродинамика низкотемпературной плазмы, включающая квантованное продольное электромагнитное поле и содержащая безразмерный квантовый параметр. Таковым является безразмерный заряд, обратно пропорциональный средней квадратичной скорости электронов в плазме и по величине превышающий единицу. Таким образом, ставятся под сомнение результаты численных расчетов, основанных на теории возмущений.